溢流坝进水口导墙体型优化试验与数值模拟研究

为了探究不同布置形式的溢流坝进水口导墙对工程运行的影响,以直线型和直线圆弧组合型两种布置形式的导墙为例,通过整体物理模型试验和数值模拟的方法分析了闸孔进口及土石坝附近的流态、流速、紊动能等水力学特性。结果表明,直线型导墙会使其附近水流流态紊乱,降低临近闸孔的泄流能力,还会冲刷土石坝坡脚;直线圆弧组合型导墙可有效改善直线导墙形成的不利流态,为闸孔稳定泄流提供保障。研究结果可为其他类似工程导墙布置提供参考。     

基于ADINA的某重力坝闸墙动力响应研究

大坝顶部闸墙在强震作用下易震损,变位较大,从而对闸门安全运行产生影响,为此探讨地震作用下坝顶闸墙的动力响应十分重要。应用大型有限元分析软件ADINA建立了典型坝段、地基及顶部闸墙结构的整体三维数值仿真模型,地基采用Mohr-Coulomb模型,坝体和闸墙采用concrete模型,输入人工拟合的地震波研究了两种布置型式的闸墙动力响应和极限抗震能力。结果表明,#2坝段闸墙的结构型式在地震作用下会产生较大的横河向变位,设计地震作用下闸墙横河向最大相对位移已达到6.496 mm,但残余相对位移较小;#2坝段允许承受的地震波峰值为0.22g,此时闸墙底部已发生贯穿破坏,闸墙横河向的残余相对位移为-11.637mm,这可能对闸门的安全运行产生影响。     

低水头多孔闸调度水力冲淤模型试验研究

双台子河闸位于辽河下游感潮河段,枢纽工程中的新建浅孔闸为低水头高淹没度的拦潮闸。由于受到海潮的影响,在涨潮时,海水携带大量的泥沙并沉积在闸下,导致拦潮闸下游处于淤积的状态,下游河床由于淤沙的沉积而不断抬升。为有效解决河道抬升及淤沙问题,在水工模型试验的基础上,通过多种闸门调度运行方案并结合定床和动床调度试验,测量和分析了不同闸门开启方式下的流速、流态等水力要素及动床冲刷情况,得到科学合理的闸门调度方案,即隔孔开启,可有效改善双台子河闸闸下淤沙问题。     

潮汐河口闸上河床演变对建闸的响应

针对档潮闸闸上河床演变的响应研究较少的问题,以浙江省强潮河口曹娥江口门建闸为例,基于建闸前水沙输移特点及河床演变分析,来用动床数学模型研究了建闸对闸上河床演变的影响.结果表明,建闸后闸上河道蓄水及口门锓蚀基面抬高,闸前至新三江闸河段内呈壅水淤积,新三江闸以上河段发生单向冲刷.     

深厚覆盖层闸基渗控效果及防渗措施

为研究深厚覆盖层透水地基防渗墙的防渗效果,以典型闸为例,分析了不同防渗墙布设位置、空间几何尺寸、贯入度对渗流控制效果的影响。结果表明,垂直防渗墙的布设位置应尽量靠近上游,以减小底板扬压力,闸底进出口处等关键部位设置板桩、短截墙可显著降低出口处垂直出逸坡降和底板水平坡降;增加悬挂式防渗墙的贯入度,能降低扬压力和各部位渗透坡降,有利于渗流安全;对多道垂直防渗措施,前置的防渗墙贯入深度应尽量大,后置的防渗墙应尽量浅,以达到既能降低底板扬压力,又能减小出口处垂直出逸比降的目的。     

闸墩结构防裂方法探究分析

墩墙结构形式单薄,其混凝土温度裂缝问题一直备受关注。对此,分析了裂缝产生的原因和危害,提出把底板与部分墩墙一起浇筑、改变底板宽度两种方式以降低裂缝产生的可能性,结合三维有限单元法和温度应力仿真计算程序进行计算分析,得出底板与部分墩墙一起浇筑的方式可使闸墩底部拉应力更小,有利于防裂;底板宽度过大不利于防裂;同时通水冷却是增加安全裕度降低开裂风险的有效方式,对实际工程有一定的参考作用,因此要充分发挥其正面作用,避免其负面效果,以达到防裂的目的。     

不同季节施工对软基上船闸闸首结构的影响

软基上船闸闸首结构作为空间薄壁结构,在施工期混凝土浇筑硬化过程中产生较大热量,易受外界环境温度的影响,产生温度裂缝。因此,采用瞬变温度场和徐变应力场理论,以芒稻船闸闸首结构为例进行三维仿真分析,研究闸首结构在不同季节浇筑的温度和应力情况,分析其产生机理。结果表明,廊道在夏季和秋季浇筑时内部温度最大分别达到46.8、47.1 ℃,在夏季浇筑时拉应力最大为3.88 MPa,廊道内外边墙及阀门槽等结构突变处极易产生裂缝,应采取措施加以控制,在实际施工中应避免在夏季开始浇筑混凝土。     

闸墩混凝土夏季施工温控措施研究

针对大型水闸闸墩混凝土施工期温度控制与防裂比较困难的问题,同时考虑夏季高温施工的不利情况,以河口村水库溢洪道闸墩为例,基于温度场和应力场的三维有限元分析方法,通过研究入仓温度、通水冷却、后浇带等因素对闸墩开裂的影响,提出了控制入仓温度、通水冷却与设置后浇带相结合的温控防裂措施。结果表明,本文提出的温控措施效果较好。     

建闸对甬江干流水质影响分析

针对甬江建闸可能带来的水质恶化问题,采用MIKE21二维水流数学模型,在90%保证率和两个建闸方案(镇海电厂闸与河口闸)的基础上,考虑两种不同来水(标准来水、实际来水),分别预测建闸后甬江水体主要水质指标(COD、NH3-N)浓度值,并与建闸前进行对比。结果表明,无论标准来水还是实际来水,建闸后水质变差,建闸后的COD浓度可达到水功能区划标准,而NH3-N浓度超标严重;在河口建闸的水质优于在镇海电厂处建闸的水质。     

"堤岸防护裙台"在宝鸡峡渠首加坝加闸水利水电工程中的应用

鉴于地形、地质条件,采用体形小,造价低,防冲效果好的国家专利"堤岸防护裙台",减少水流对引水渠首南大墙基础的冲刷,保护南大墙的安全稳定。     

斜护坦联合裙板消能工设计与试验验证

以多沙河流上某泄洪闸工程为例,基于斜护坦+裙板冲坑深度计算公式设计该泄洪闸下游消能工。试验验证表明,斜护坦和裙板设计基本合理,消除了水流顶冲和集中水流跌落现象,改善了河道冲淤形态,保证建筑物基础安全。分析河道冲淤形态及形成过程,发现拦河闸下游护坡需尽量与拦河闸同宽且顺应原河道走势,不宜束窄河床也不能过多扩散;限冲隔墙对保护河道长距离冲刷作用显著,但在水流集中的河段可能会引起水流跌落,淘刷隔墙基础;冲坑深度随来流量的增大逐渐加深,随下游水深的增加逐渐减小,两者相互制约,影响下游河道冲淤形态,可为类似工程设计提供参考。     

高落差水闸消能工优化设计

以辽宁省高落差水闸——清河闸为例,水闸消能防冲设计应根据闸基地质、水力条件、闸门控制 运用方式和工程投资等因素进行综合分析确定,比较了单级消力池、多级消力池、单级跌水不同方案消 能工的设计、工程投资和消能效率等,讨论并推导了二级消力池消能计算的理论和方法。结果表明,优 选单级跌水方案较经济合理。     

全连接神经网络在砂砾石地基上闸底板弯矩预测中的应用

闸底板作为闸室结构的基础,其结构安全决定了水闸工程整体的安全和稳定。砂砾石地基上的闸底板弯矩预测是设计阶段的重要内容,目前主要通过材料力学法、结构力学法和有限元法计算得到,其中前两种方法无法考虑接触效应,存在应用局限性,有限元法计算量及前期准备工作量大,且过程相对复杂。为了给初设阶段水闸设计参数的确定提供简捷算法,加快设计进度,以某水闸工程为例,基于ABAQUS有限元分析的计算结果,在Tensorflow平台上建立了多层全连接神经网络预测模型。结果表明,该模型的预测精度达91.71%,与实际值较吻合。     

护目镜式水闸结构及稳定分析

针对护目镜式水闸上部结构特殊、受力条件复杂致使对其进行结构及稳定分析难度较大的问题,以山东省某护目镜式水闸为例建立了三维有限元数值模型,采用ANSYS软件计算了闸室段各部位及基底的应力状况,得出拱形桁架及闸门槽部位承受拉应力较大,配筋及实际施工过程中应予以重点关注。同时对护目镜式水闸的安全稳定性进行了评价,指出护目镜式水闸是一种安全新颖的水闸型式。     

某工程引水系统引水防沙设计与试验验证

针对原引水系统引水保证率低、防沙能力弱的问题,在已建成的无坝引水系统位于凸岸下端增设拦河闸,设计独特的拦、排沙设施(S型导墙、阶梯式拦沙坎、下宽上窄的弧形冲沙槽)。试验验证表明,拦河闸位置选择合理,泄流和排沙能力强;S型导墙能缩短冲沙前缘长度,束窄河床,抬高水位,提高有压引水口的引水能力;阶梯式拦沙坎满足冲沙比降的要求,提高了进水闸的防沙能力;冲沙槽按"下宽上窄"布置,束窄了冲沙槽上游端水流,从而提高了冲沙槽的流速,其在平面上呈弧形,加强了底流的横向环流作用;冲沙槽中螺旋流的存在,提高了冲沙槽的冲沙能力。     

某软基水闸闸墩结构工作性态分析

为监控某深厚软基上拦河水闸的运行安全状态,基于该水闸上下游水位、水平位移、垂直位移、扬压力和地基反力等分析了闸墩结构的工作性态。结果表明,水闸闸墩随时间逐渐向下游移动,并存在上游侧沉降大于下游侧的问题;闸墩基底压应力基本符合分布规律,呈周期性增大趋势;扬压力符合渗流规律,反映基底上下游防渗围封桩工作状态良好。该结果较为真实地反映了闸坝的工作状态,建议后期加强观测,及时分析反馈以指导闸坝运行。     

深厚覆盖层上闸坝坝基振冲桩处理方案优选

针对深厚覆盖层层次结构复杂、细砂与淤泥质层承载力不足的问题,以甲米一级水电站闸坝工程为例,采用D-P非线性本构模型,进行三维有限元数值模拟计算,分析了控制工况下的闸基变形特征及振冲效果。结果表明,控制工况天然地基条件下闸基承载力不满足要求,振冲地基后闸室变形和闸基承载力均满足现行规范要求。对振冲桩桩深和桩距的敏感性分析得出闸室各方向位移随振冲深度增加和振冲桩桩距减小而减小,其中铅直向位移最敏感。因此,要综合考虑振冲效果、施工难度和工程投资,选择最优地基处理方案。     

Numerical simulation of sand erosion phenomena in rotor/stator interaction of compressor

Sand erosion is a phenomenon where solid particles impinging to a wall cause serious mechanical damages to the wall surface. This phenomenon is a typical gas-particle two-phase turbulent flow and a multi-physics problem where the flow field, particle trajectory and wall deformation interact with each other. On the other hand, aircraft engines operating in a particulate environment are subjected to the performance and lifetime deterioration due to sand erosion. Especially, the compressor of the aircraft engines is severely damaged. The flow fields of the compressor have strongly three dimensional and unsteady natures. In order to estimate the deterioration due to sand erosion, the sand erosion simulation for a compressor is required under the consideration of the rotor-stator interaction. In the present study, we apply our three dimensional sand erosion prediction code to a single stage axial flow compressor. We numerically investigate the change of the flow field, the particle trajectories, and the eroded wall shape in the compressor, to clarify the effects of sand erosion in the compressor.